粘弹性介质中考虑轴力作用时桩的动力分析

本文研究粘弹性介质中桩受轴力作用时水平动力作用下桩的动力阻抗及动力相互作用因子 ,利用桩的运动微分方程 ,推导出桩的动力阻抗函数。与未考虑轴力时对比分析表明 ,考虑轴力对动力阻抗函数存在一定的影响 ,同时对动力相互作用因子亦存在影响。通过对比计算群桩考虑轴力及未考虑轴力作用的动力阻抗 ,可知轴力的影响是明显的     

Pasternak层状地基中群桩水平动力响应解析解答

基于Pasternak地基和Euler梁振动理论，提出了一种能考虑轴向荷载影响的单桩水平振动简化分析力学模型，建立了层状地基中桩-土耦合作用下单桩水平振动控制方程；采用微分变换的方法对方程解耦，进一步结合桩-土边界连续条件求出单桩水平位移、转角及内力解析解答。然后，考虑主动桩Ⅰ振动引起被动桩Ⅱ的动态位移，建立被动桩Ⅱ的水平振动控制方程，求解得到被动桩Ⅱ的响应解析解答，依据动力相互作用因子定义进一步求得桩-桩水平动力相互作用因子。最后，利用叠加原理求得群桩水平动力阻抗，并与已有相关解析解进行退化对比验证其合理性。在此基础上，通过参数化分析探讨了地基剪切系数、布桩类型、桩距径比、轴向特征参数对群桩水平阻抗以及桩顶反力分布、桩身内力分布的影响规律，可为实际工程群桩桩基设计提供理论指导和参考作用。     

层状地基中群桩的水平振动特性

采用动力Winkler地基模型模拟桩土之间的动力相互作用,并运用传递矩阵法考虑地基土的分层特性,提出了计算层状地基中单桩和群桩动力阻抗函数的一种简化方法。在计算动力相互作用因子时考虑了“被动桩”与周围土体之间的相互作用。最后将相互作用因子和群桩阻抗的本文解与精确解进行了对比,同时与有关现场试验结果作了比较,验证了本文方法的有效性。     

竖向动荷载作用下端承型群桩动力相互作用解析解

基于平面应变假定,建立了考虑被动桩散射效应的桩–土–桩竖向耦合振动响应分析计算模型。依托该计算模型,首先求解土体控制方程,得到桩周土纵向位移表达式、桩周土纵向复阻抗以及土体位移衰减函数,然后基于严格的桩–土耦合作用,求解外荷载作用下的主动桩位移和由主动桩振动产生的被动桩位移,并求出由被动桩振动产生的主动桩位移,由此得到考虑被动桩散射效应的桩–桩动力相互作用因子。基于求得的修正桩–桩动力相互作用因子,建立考虑被动桩散射效应的群桩竖向动力刚度矩阵,结合桩帽性质及叠加原理,推导得到竖向动荷载作用下的群桩竖向动力响应解析解。基于所得解进行算例分析表明：退化解与已有文献解吻合很好,验证了解的合理性;被动桩的散射效应对小间距群桩的振动响应有不可忽视的影响;桩间距和桩长径比对桩–桩动力相互作用因子、群桩竖向动阻抗有显著影响。     

考虑群桩效应的大刚度结构的地震反应分析

基于改进的Gazetas均质土中桩-土-结构相互作用三步法计算模式,引入轴向力影响导出了一种计算层状介质中动力相互作用的新方法,扩展了群桩-土相互作用简化法的应用范围。在考虑群桩效应的基础上,对两种规范未要求进行共同作用计算的新型大刚度高层结构(带交叉斜撑的钢管混凝土框架结构和配筋砌块砌体剪力墙结构)进行了群桩-土-上部结构体系的地震反应分析。分析表明,引入群桩运动相互作用后的一体化抗震设计,可以从量化和定性两方面来较为简捷、准确地预估体系的共同作用效应程度,而按一般概念上的单纯根据位移的增大或加速度的减少来判别共同作用的产生大小是不合理的。配筋砌块砌体剪力墙结构在一定的桩土条件下反而会有更强的动力相互作用效应。上述两种新型结构都应纳入规范考虑上下部共同作用的结构体系的范畴。最后,提出了一个可以综合考虑多项影响参数的量化判别公式,可以快速判别群桩-土-上部结构是否需要开展相互作用的计算。     

地震作用下群桩运动相互作用反应

利用传递矩阵理论方法全面描述了层状介质中单桩及群桩在遭受水平地震作用下的动力特征，并基于考虑轴力参与影响的单桩动力微分方程以及群桩动力分析简化三步过程不仅可导出基桩运动内力及变形，还可得到群桩—分层土系统中各桩间的运动相互作用效应，文中即表征为运动相互作用因子。     

群桩刚性承台竖向动阻抗的简化计算

目前对群桩动阻抗研究的文献 ,始终局限在刚性承台底与土脱离的假设 ,而没有考虑实际存在的承台底与土接触的情况。文中在对群桩刚性承台动阻抗的求解过程中 ,首次考虑了承台底土与承台及群桩的动力相互作用。文中首先利用前期文献确定了单桩和单独刚性基础在均质弹性土中的竖向动阻抗 ,然后定义了桩 -土、土 -桩、土 -土动力相互作用因子的概念 ,并对诸动力相互作用因子作了理论推导及计算 ,进而建立了均匀介质中群桩竖向动力阻抗的简化计算方法。     

水平荷载作用下群桩动力特性的研究

本文采用动力相互作用因子法,对群桩在水平方向谐和激振力作用下的动力反应进行了分析,并与足尺原型桩的野外试验结果进行了比较。由群桩的振幅,刚度和阻尼的频率响应曲线,给出桩-土-桩相互作用对群桩动力特性的影响。边界层概念的引入及由试验确定自由桩长,使理论计算曲线与原型桩的实测结果符合一致。本文还对同一试验场地相同条件下的单桩进行了动力反应对比分析。     

层状介质中群桩竖向和摇摆动力阻抗的简化计算方法

采用动力文克尔地基梁模型,推导了层状介质中桩单元的形函数矩阵和单元刚度矩阵。提出了计算层状介质中动力相互作用因子的方法。利用桩的动力阻抗和动力相互作用因子,建立了计算层状介质中群桩竖向和摇摆动力阻抗的简化方法。文末给出了算例。     

竖向力下各型群桩-层状土体的水平阻抗效应

提出了分层地基中考虑轴向力参与作用下群桩水平阻抗的分析方法,进一步揭示了群桩-土相互作用的振动特性,拓展了桩基阻抗简化法的应用范围。群桩动力反应不等同于其独立单桩的简单叠加,其频率阻抗曲线形状与桩数、竖向力、土层属性、桩间距有关,受布桩型式的影响最大,随桩距径比的增大群桩效应有衰减趋势;桩项轴力的存在使群桩水平反应与单一水平力作用时有明显差异,增大了群桩水平变位。     

简谐SH波作用下管桩的振动特性

在一维波动模型的基础上得到了简谐SH波作用下桩周土和桩芯土的位移。在三维轴对称的情况下,运用势函数和分离变量法求解了简谐水平集中荷载和SH波引起的管桩桩周土和桩芯土的振动问题,得到了桩周土和桩芯土的径向位移和环向位移。考虑管桩土动力相互作用和管桩土的连续性边界条件对简谐水平集中荷载和SH波作用下管桩的振动进行了研究,得到了管桩桩顶的动力放大因子。通过数值算例分析可知,简谐SH波作用下管桩存在共振现象;管桩管壁过薄宜导致桩基失稳;相同外径情况下采用管桩要比实芯桩的抗震性能更好。     

后注浆超长灌注桩竖向承载特性载荷试验研究

现场载荷试验是确定单桩竖向承载力常用方法之一,基于现场试桩静载试验和桩身轴力测试试验,分析了后注浆超长灌注桩的竖向极限承载力性状、桩身轴力传递特性及桩侧阻力,桩端阻力发挥特性。研究结果表明:在竖向荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而增量减小,且随荷载的增加而逐渐增大;超长灌注桩表现出摩擦桩特性,荷载-沉降曲线没有明显破坏点,其竖向荷载主要靠侧摩阻力进行传递;桩侧阻力和桩端阻力非同步发挥并且相互影响。根据实测数据对计算单桩承载力的侧摩阻力和桩端阻力的系数进行修正,修正后为类似桩基础工程设计提供技术参考。     

伸出地面上基桩的动力稳定性研究

基于Hamilton原理,导出了桩在轴向动力荷载下的激振频率计算式,分析了伸出地面上基桩的动力稳定性问题,探讨了桩端不同约束、桩长比、桩径、地基土水平抗力和激振频率等参数对桩动力稳定性的影响,结合实例,分析了桩在不同桩端约束条件下桩的动力不稳定区域的差异。     

重载列车作用下桥墩-桩基竖向动荷载特性试验研究

为探明大轴重、长编组和高密度重载列车作用下桥墩和桩基承台顶的动荷载特性,开展不同车速和轴重条件下的桥墩-桩基体系竖向动荷载响应现场试验。分析桥墩动荷载曲线的时域、频域特征,采用Kolmogorov法对动荷载幅值进行正态性检验,建立列车参数与动荷载频域特征的联系;基于3σ原则对不同敞车作用下的动荷载特征值(均值、均幅值和均峰值)进行统计,结合实测数据建立重载列车作用下的墩顶动力系数计算公式,并提出墩顶和桩基承台顶的荷载谱公式及其参数取值。结果表明:动荷载响应在时域上可分为快速增加,周期波动和快速衰减3个阶段,在频域上服从倍频规律和幅值调制效应,0～5Hz频段激振对动荷载起控制作用;动荷载幅值服从正态分布,动荷载均峰值和振动能量沿墩身衰减明显,动荷载均值和均峰值随轴重增大而增大,均幅值随轴重的增加而减小;建议采用φ=1+0.0045v计算墩顶动力系数,采用三角级数式拟合桥墩荷载谱效果显著。研究成果可为重载列车作用下桩基的长期承载变形性状及环境振动评估的研究提供关键参数和可靠检验样本。     

柔性承台下完全和部分埋入群桩的竖向振动及内力分析

基于简化的完全和部分埋入群桩动力计算模型,采用有限元子结构方法,提出可以考虑承台板对群桩动力阻抗贡献的计算方法,并对均质地基和层状地基中不同桩间距条件下,承台板厚度对群桩动力阻抗的影响给予分析,详细讨论承台板惯性力的变化对群桩动力特性的影响,指出刚性承台假定的局限性.然后重点研究不同承台板厚度条件下群桩内力的分布规律....     

高速铁路桥桩在轴向循环荷载长期作用下的承载和变形特性试验研究

针对高速列车通过小跨度桥梁时列车活载对桥桩的影响分析来获得动力加载参数,进而对位于软粘土地层中的钻孔灌注桩进行了轴向循环荷载长期作用下的动力试验,测试和研究了循环荷载长期作用下桩的动位移幅值、桩顶沉降、桩身轴力、桩侧动摩阻力和单桩极限承载力等参数的发挥和变化情况。试验结果表明:列车循环荷载长期作用下,灌注桩的桩身轴力发生了局部调整,砂性土层的桩侧摩阻力具有增强效应,淤泥质粘性土的桩侧摩阻力具有退化效应;列车循环荷载对软土地区单桩的承载能力和桩基的工后沉降影响甚微,但会使单桩竖向刚度降低。     

地基–结构动力相互作用体系中数值仿真的研究

 采用数值仿真试验进行结构地震反应的理论和计算分析,将理论分析结果、振动台试验结果和计算机仿真结果三者结合起来,研究和分析地基–结构动力相互作用及其抗震性能。通过数值模拟,解决试验中土压力盒损坏的问题,得到地震动激励下桩–土接触压力峰值的数据,并由此分析桩–土接触压力的大小及其分布规律,提出桩基上的支盘是基础减振的主要构件,并承受动荷载,减轻地震波对上部结构的冲击力,同时消耗上部结构反馈给基础的振动能量。承台和桩基两侧的土压力时程曲线呈反向关系,说明基础在同一时间一侧受压,另一侧受拉。产生这种现象的原因是由于框架结构和承台下的桩–土在振动时的相互作用,并由此导致承台出现转动效应、建筑物产生倾倒的现象。     

筏板与桩基础的竖向动力相互作用

本文考虑了土的成层性和沿深度有变化的特性,将土层沿深度离散形成一系列均质的土层,各土层视为满足平面应变假定,应用传递矩阵法推导出单桩的动力阻抗;借助推求的桩-桩动力相互作用因子,来考虑群桩的桩-桩动力相互作用影响;通常研究承台板与群桩的竖向动力相互作用时假设承台板是刚性的,本文充分考虑了承台板具有一定的刚度、可以变形的柔性特征;并提出承台板-群桩动力相互作用模型,然后推得其动力相互作用方程。通过算例说明了承台板的刚度对承台板的动力作用是有影响的。研究表明,振动频率越低,柔性承台板的振幅与刚性承台板的振幅相差越大;随着频率的增大,两者差别也减小,并逐渐趋于相等。在承台板发生共振时,桩的反力出现明显的峰值,而且柔性承台板比刚形承台板的峰值大得多。     

竖向动荷载下桩土参数对基桩动力稳定性的影响

探讨了桩在竖向动力荷载作用下桩侧负摩阻力、桩土阻尼、桩的尺寸效应、地面荷载、桩土质量等参数对基桩动力稳定性的影响问题 ,并提出了桩截面尺寸选择的控制条件 ,为桩基础动力设计与分析提供参考依据